JPS58209159A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS58209159A
JPS58209159A JP57091691A JP9169182A JPS58209159A JP S58209159 A JPS58209159 A JP S58209159A JP 57091691 A JP57091691 A JP 57091691A JP 9169182 A JP9169182 A JP 9169182A JP S58209159 A JPS58209159 A JP S58209159A
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JP
Japan
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layer
single crystal
film
oxide
silicon layer
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Application number
JP57091691A
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English (en)
Inventor
Moriya Nakahara
中原 守弥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS58209159A publication Critical patent/JPS58209159A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates

Landscapes

  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造方法の改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
周器の如く、単結晶絶縁基板例えばサファイア基板上に
シリコン層をエピタキシャル昨長させた、いわゆる5O
8(Silicon on 5Apphira )基板
上に半導体集積回路を形成した半導体装置においては、
集積回路を形成している各々の半導体素子を互いに電気
的に分離する必要がある。
ところで、従来SO8基板を用いたSO8型MO8LS
Iは、第1f0)〜(e)に示す如く製造されている。
まず、単結晶絶縁基板例えばサファイア基板1上にシリ
コン層2を成長させ、このシリコン層2上に熱酸化膜、
 815N4膜(夫々図示せず)を順次形成する。つづ
いて、常法によ#)SI3N4膜、酸化膜を順次ツクタ
ーニングして素子領域形成予定部上にS j 3N4膜
・母ターフ3、酸化膜パターン4を夫々形成T)。次に
、とhらノ4ターンをマスクとして露出したシリコン層
2を厚み方向に半分程工、チンダ液を用いてエツチング
除去する(第1図(IL)図示)。次に、酸素雰囲気中
で高温長時間の熱処理を行い、露出したシリコン層2領
域+(フィールド酸化膜5を形成し、その後513N4
@パターン3、酸化膜パターン4を除去する(第1図(
b)図示)。次いで、熱処理をして酸化膜(図示せず)
を形成した後、不純物ト°−ノ多結晶シリコン層(図示
せず)を1積する。この後2前記多結晶シリコン層のΔ
ターニングを行ってダート電極6を形成し、このr −
ト電FfL6をマスクとして前記酸化膜をエツチングし
てゲート酸化膜7を形成する。つづいて、?−ト電極6
、フィールド酸化膜5をマスクとしてnu不純物管前記
シリコン+I 2にイオン注入してn+型のソース、ド
レイ/領域8,9を形成する。更に、全面にCV’D 
−a化膜10を成長した後、常法によシソース、ドレイ
ン領域8,9に対応するCVD −酸化膜10部分の開
孔、金属層の蒸着、/々ターニングを行って、ソース、
ドレイン領#I8,9に接続する電極11.11を有す
るSOS型MO8LSIを製造する(第1図(c)図示
)。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、前述した製造方法においては。
フィールド虐化膜5の形成に際して熱処理が高温長時間
にわたるため、フィールド酸化膜5がトランクスタ領域
形成予定部まで拡がり(バーズビーク)、素子の高集積
化の妨げとなる。
更に、@記熱処理に際して、サファイア基板1からシリ
コン層2へklが混入しくオートドーピング)、サファ
イヤ基板lとシリコン層2との界面に結晶欠陥が生ずる
。従って、動作時にソース、ドレイン領域8,9間に界
面電流が発生し、誤動作の原因となる。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、単結晶絶縁
基板もしくは単結晶基板と単結晶半導体層との界面に生
ずる結晶欠陥に基因する界面リーク電流の発生を減少す
るとともに、素子の高集積化を図った半導体装置の製造
方法を提供することを目的とするものである・ 〔を明の概要〕 本発明は、単結晶絶縁基板もしくは単結晶基板上に単結
晶半導体層をエピタキシャル成長させ、前記単結晶半導
体層上に絶縁膜を形成し、更にこのI!縁膜を選択的に
除去して開孔部を設けた後、前記絶縁膜を通し7て前記
単結晶半導体層全面に酸素等の絶縁化する、物質をイオ
ン注入し、熱処理を施して前記開孔部から露出する単結
晶半導体層内部に第1の酸化層を形成するととも((、
前記絶縁膜下の単結晶半導体層表面に第2の酸化層を形
成し、更に?縁膜下の第2の酸化層を除去することによ
って、前記単結晶絶縁基板(もしくは単結晶基板)上に
前記第1の酸化層で電気的に分離された単結晶半導体層
を形成できると共に、第1の酸化層上に前記単結晶半導
体層に対し電気的に分離された単結晶半導体層を形成で
き、これによシ素子の高集積化を図ったことを骨子とす
る。
〔発明の実施例〕
本発明をSO8型MO8LSIに適用した場合について
、第2図(亀)〜(1)、第3図に基づいて説明する。
実施例1 〔1〕lず、サファイア基板21上に単結晶シリコン層
22を厚さ3500Xs度エピタキシャル成長させた。
つづいて、前記単結晶シリコン922 上K CVD 
−5102膜231ug 2000X程度堆積した(第
2図(&)図示)、次いで、写真蝕刻法によシ前記81
02鱒23を後記筒1の素子領域予定部に対応する部分
のみエツチング除去して開孔部24を設けた(第2図伽
)v示)。
〔11〕  次に、酸素イオンを加速電圧140keV
、)’ −X tl、 2 X 10’ 8/cm2(
D条件下で前記5to2s x sを含む単結晶シリコ
ン層22全面にイオン注入した後、再度同イオンを加速
電圧100 keV、ドーズ量1.2X10  /cW
tの条件下でイオン注入した(第3図(1)図示)。こ
の時、酸素イオンの飛程距離は単結晶シリコン層22中
とC■−8102膜23中では略同様である。従って、
第1回目のイオン注入において、開口部24から霧出す
る単結晶シリコン層22部分(第1の素子領域予定部)
ではその表面から3500Xの位置251にピークをも
つ酸素イオン注入層が形成され、前記CVD −5iO
7膜23下の単結晶シリコン層22部分(第2の素子領
域予定部)では該CVD −810,、、膜23表面か
ら3500X、つfD前前記シリコフコ22表面ら15
00λの位置252にピークをもつ酸素イオン注入層が
形成される。また、第2回目のイオン注入においては、
前記第1の!子領域予定部ではその表面から2soo@
の位置26.VCピークをもつ酸素イオン注入層が形成
され、前記第2の素子領域予定部ではCvD−81o2
膜23表面から2sool、つまり前記シリコン層22
表面から500Xの位f262にピークをもつ酸素イオ
ン注入層が形成される。換言すれば、第1の素子領域予
定部では前記シリコン層22表面から2000にの位置
の同シリコン層22内の酸素崖度が略零であり、−力筒
2の素子領域予定部では基板21とシリコン層22の界
面から15001の位置のシリコン層22内の酸素濃度
が略零であり、その他のシリコン層22内の酸素濃度は
約1.X10/cInである。
CIll )  次に、CVD −Sl、O□を除去シ
た(第2図(d)に図示)。つづいて、窒素雰囲気中で
1000′C11時間の熱処理を施した。その結晶、単
結晶シリコン層22内の酸素イオン注入層が同シリコン
層22中のシリコンと化学反応を起こして酸化層が形成
された。即ち、前記5io2膜23の開孔部24から露
出したシリコン層22においては、その表面から200
0Xまではほとんど酸素イオンが存在しないため、上層
部の同シリコン層はそのまま単結晶シリコン層221′
として残存し、サファイア基板21界面付近には厚さ3
000Xの第1の酸化層271が形成された。
また、5102膜23下であったシリコンf@ 22に
おいてはサファイア基板21界面から15001までほ
とんど酸素イオンが存在しないため、下層部の同シリコ
ン層はそのま1単結晶シリコン層222′として残存し
、上層部には厚さ350 oXの第2の酸化膜272が
形成された。この際、第2図(e)図示の如く、第1の
酸化g271と第2の酸化層272の夫々の厚さを前記
単結晶シリコン層22の1層2以上とする必要がある。
こうすることによって、第1の酸化qj271上の残存
単結晶シリコン層221′と基板21上の残存単結晶シ
リコン層222とが第1の酸化層272の段差により電
気的に分離される。
〔1■〕  次に、残存単結晶シリコン蛋222’上の
第2の酸化・層272を除去した(第2図(f)図示)
つづいて、熱処理を施して残存単結晶シリコン層22□
’、222’の露出面に厚さ500Xの熱酸化膜28を
形成した。ひきつづき、形成すべき素子のしきい値電圧
を制御するため、全面に加速電圧50’keV、  ド
ース量2xlO/cmの条件下で例えはボロ;/イオン
をイオン注入した(第2図(g)図示)。次いで、全面
に多結晶シリコン、! (図示せぜ)を堆積した後、・
母ターニングして残存単絶品シリコン層j 21’ 、
 22.’上に前記熱酸化膜28を介してダート電極2
9I。
29鵞を夫々形成した。次いで、これらダート電極29
1,292をマスクとして前記熱酸化膜28を工、チン
グ除去し、デート酸化膜301゜302 を夫々形成し
殖っこの後、ダート電極291.29.をマスクとして
残存単結晶シリ;7層22./ 、 222’に、例え
ば砒素をイオン注入してn+型ソース領域311.31
2、n”型ドレイン領域321,32.を夫々形成した
(第2図(b)図示)。更に、全面にCVD−酸化膜ヲ
3を成長した後、常法によりソース領域31゜312、
ドレイン領域321.32□の一部に対応する酸化膜3
3部分を開孔した。ひきつづき、At層を蒸着した後、
・母ターニング、Atンンターを行なってソース領域3
11.312、及びドレイン領域32..32νと夫々
接続した電極34+  、342 .35+  、35
□を形成してnチャンネルSO8型MO8LSIを製造
した(第2図0)図示)。
しかして、本発明によれは素子分離を行なうための第1
の酸化層271の形成に隙して、予め一部が前記酸化層
27tになる単結晶シリコン層22に酸素イオンを注入
し、しかる後熱処理を行うため、従来と比べ熱酸化時間
を著しく短くできる。従って、従来の如く酸素イオンが
横方向に拡散して単結晶シリコン層が酸化される、いわ
ゆるバーズビークの発生を防止できる。
まだ、開孔部24を有するCVD −SIO□ffl 
23を通して単結晶シリコン層22ンこ酸素イオンを注
入して前記開孔部24から露出する単結晶シリコン層2
2の内部に第1の酸化層271を形成し、前記SiO□
膜2′3下のシリコン層22表面に第2の酸化層272
を形成し、更に該繁2の酸化層272を除去することに
より、サファイア基板21上に第1の酸化層27.で電
気的に分離された残存単結晶シリコン層、! 22’ 
、 22.’を形成できると共に、第1の酸化層271
に前記残存単結晶シリコン層222’、222’に対し
電気的に分離された残存単結晶シリコン層22I′を形
成できる。その結果、フィールド酸化膜の役目をする第
1の酸化層271上への素子形成が可能となる。
更に、前述の如く高温熱処理の時間が短くなるため、従
来と比べ、サファイア基板21からシリコン層22へA
tが混入する、′いわゆるオートドーピングを極力少な
くすることができる。
その結果、従来の如くサファイア基板とシリコン層の界
面の結晶欠陥に基づく界面リーク電流を減少できる。
実施例2 第3図図示のSOS型MO8LSIは、実施例1の如く
基板としてサファイア基板を用いるのではなく、単結晶
基板であるp型のバルクシリコン基板36を用いたもの
である。本実施例の製造方法は、実施例1と比べ、第1
の素子領域予定部にpチャンネル型LSIを形成する点
を除いて同様である。ただし、第3図中の37はp型ソ
ース領域を、38はp+型ドレイン領域を示す。
なお、第1の領域にpチャンネル型LSIを形成する理
由は、第1の酸化層271上にLSIを形成した場合、
・ぐルクシリコン基板36上に直接形成した場合と比べ
pチャンネルLsIの実効移動度がnチセンネルのそれ
よりも減少の程度が夕ないためである。
なお、第1の素子領域予定部に形成したpチャンネルL
SIは第1の酸化層271上に形成さr−でいるため、
浮遊容量が小さい。このことは、該LSIの動作スピー
ドが速いことを憲法する。
し刀・し、このLSIは基板コンタクトがとかていたい
ため、基板がフローティング状態にあり、ブローティン
グ効果が問題となる回路には極力この第1の素子領域予
定部にLSIを形成することを避けることが好ましい。
上記実施例では単結晶シリコン層を絶縁化する物質とし
て酸素を用いたが、これに限らず、窒素あるいは灰素を
用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、界面リーク電流の低
減による素子特性の改善、バーズビーりの阻止、及びフ
ィールド9酸化膜上への素子形成による素子の高集積化
を達成したSOS型MO8LSI等の半導体装置の製造
方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
埴1図(A) 〜(e)は従来のSO8型MO8LSI
0展造方法を工程順に示す断面図、第2図(、)〜(1
)は本発明の実施例1のSOS型MO8LSIの製造方
法を工程順に示す断面図、第3図は本発明の実施例2の
SOS型MO8LSIの断面図である。 21・・・サファイア基板、22・・単結晶シリコン層
、a−21’ ! 22□′・・・残存単結晶シリコン
晋、23・・・C■−酸化膜、24・・・開孔部、27
; 。 272・・・酸化層、29□ 、292・・・y−計電
極。 30、.30.  ・・・ ケ9− ト 酸化膜 、 
  3 1 1  、 312゜37・・・ソース領域
、32..322.313・・・ドレイン領域、34K
 、34□ 、351,352・・・を極、36・・・
バルクシリコン基板。 出V人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図 第1図 (d) 第2図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 単冶晶1晩碌基、板もしくは単結晶基板上に単結晶
    半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、前記単結
    晶半導体1上に絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜を
    選択的に除去して開孔部を設ける工程と、前記絶縁膜を
    通して前記単結晶半導体1上1iに轍禄化する物質をイ
    オン注入する工程と、熱処理を施して前記開孔部から落
    出する単結晶半導体層層内部に第1の)化層を形成する
    とともに、前記絶縁膜下の単結晶半導体層表面に第2の
    酸化、・−を形成する工程と、絶1模下の第2の酸化層
    を除去する工哩とを具備することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。 2 絶縁化する物質が、酸素あるいは要素あるいは、災
    累であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置の製造方法。
JP57091691A 1982-05-29 1982-05-29 半導体装置の製造方法 Pending JPS58209159A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992007380A1 (fr) * 1990-10-15 1992-04-30 Seiko Epson Corporation Dispositif a semi-conducteur comprenant un circuit de commutation commute par la lumiere et procede de fabrication du dispositif

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992007380A1 (fr) * 1990-10-15 1992-04-30 Seiko Epson Corporation Dispositif a semi-conducteur comprenant un circuit de commutation commute par la lumiere et procede de fabrication du dispositif

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